一种分数阶电感构造的控制方法及控制结构技术

本发明专利技术公开了一种分数阶电感构造的控制方法及控制结构，应用在包括LC或类LC拓扑结构的DC

【技术实现步骤摘要】
一种分数阶电感构造的控制方法及控制结构


[0001]本专利技术涉及电力电子变换器控制领域，具体涉及一种分数阶电感构造的控制方法及控制结构。

技术介绍

[0002]上世纪90年代，电容器和电感器的分数阶本质被发现。电感不是一个单纯的整数阶原件，其复杂的特性表现出分数阶行为。用分数阶微积分对电容器和电感器进行建模所得到的模型与整数阶模型相比，不仅更精确，而且更完整。此外，将电感和电容用分数阶微积分建模后，可以以任意阶分数阶形式扩展额外的自由度，及电感的阶数任意可调。分数阶电感还具有记忆特性和遗传属性，在电气领域具有广阔的应用前景。
[0003]目前关于分数阶电感构造的方法主要分为四大类。第一类通过无源器件进行组合，来模拟分数阶电感器件的特性。例如，将电感和电阻串联，可以组成阶数小于1的分数阶电感。然而该方法有很大的弊端，例如设计复杂，改变分数阶电感的阶数时需要重新选择和设计器件参数，因此低效且昂贵。第二种方法是通过运放电路构建分数阶电感，此方法虽然可以实现分数阶电感的阶数可调，但是只能适用于毫瓦级别的小功率应用场合，限制了其在工业电气领域中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分数阶电感构造的控制方法，其特征在于，应用在包括LC或类LC拓扑结构的DC
‑
DC变换器；其特征在于，包括：将等效真实电感L
e
的电流前馈，并将一个虚拟电阻r
s
经过第一带通滤波G
BPF
(s)后与电感L
e
串联，形成电流反馈回路，实现分数阶电感在任意频率的阶数可调；通过母线电压反馈形成电压反馈回路，实现分数阶电感在任意频率的阻抗幅值可调。2.根据权利要求1所述的分数阶电感构造的控制方法，其特征在于，所述控制方法，具体包括：步骤1)，定义分数阶电感的数学模型，表示如下：从上式可以看出，分数阶电感等效为一个整数阶电感L
eq
和一个电阻R
e
的串联，等效电感L
eq
和等效串联电阻R
eq
与阶数α及频率相关，其中0<α<2；因此在整数阶电感串联一个虚拟电阻r
s
来构成任意频率下阶数可调的分数阶电感；步骤2)，在一个控制周期内，采集DC
‑
DC变换器中电感L
e
的电流的数值，将采样结果返回控制器；步骤3)，将电流值乘以第一带通滤波器G
BPF
(s)及虚拟电阻r
s
，获得电流反馈回路的反馈函数第一带通滤波器G
BPF
(s)表示如下：其中，f
b
为带宽，f
c
为带通滤波器的中心频率；步骤4)，将除以电流反馈回路的传递函数H1(s)，并将得到的结果前馈到控制器的输出端口；电流反馈回路的传递函数H1(s)表示如下：H1(s)＝G
d
(s)e(s)M(D)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，G
d
(s)为控制器的延迟等效传递函数；e(s)是DC
‑
DC变换器统一小信号模型中受控电压源的系数；M(D)为DC/DC变换器的电压增益；由此得到构成虚拟电阻的电流反馈回路的表达式为基于步骤2)、步骤3)和步骤4)，得到分数阶电感的等效表达式为Z
Le
(s)＝sL
e
+r
s
G
BPF
(s)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)步骤5)，在一个控制周期内，采集DC
‑
DC变换器中母线电容C
b
的电压值u
bus
，将采样结果通过电压反馈回路前馈给控制器；步骤6)，用DC
‑
DC变换器的参考电压u
r
减去母线电容电压u
bus
，再乘以带通滤波器B
R
(s)；第二带通滤波器B
R
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：何良宗，周鸿彦，林智乐，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：